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基于USB2.0的三维头盔显示器接口电路设计宋伟铭;谢洪波;张春慧;郁道银【期刊名称】《液晶与显示》【年(卷),期】2006(21)6【摘要】提出了一种以PC为虚拟图像源、基于USB2.0接口的三维头盔显示器接口电路设计方案.该方案以CPLD(复杂可编程逻辑器件)作为数据传输的控制核心,应用接口芯片的量子FIFO(先进先出存储器)架构解决了数据高速传输的带宽问题,并采用了外部高速缓存模块以实现数据传输的完整性,同时显示模块采用了英国MED 公司ME3203微显示芯片.整个接口电路采用16位数据总线并行传输的方式,两片8位微显示芯片被看作一个整体共用16位总线,在同一时钟下扫描显示,实现了双目同步显示.最后通过对PC机中黑白条图像的传输,验证了数据传输的可靠性,传输速度满足了系统要求.该方案结构简单,灵活性强,从真正意义上实现了头盔显示器的双通道立体显示,符合民用头盔显示器的发展方向,可被广泛地应用于微显示领域图像实时传输的场合.【总页数】7页(P714-720)【作者】宋伟铭;谢洪波;张春慧;郁道银【作者单位】天津大学,精密仪器与光电子工程学院,光电信息技术科学教育部重点实验室,天津,300072;天津大学,精密仪器与光电子工程学院,光电信息技术科学教育部重点实验室,天津,300072;天津大学,精密仪器与光电子工程学院,光电信息技术科学教育部重点实验室,天津,300072;天津大学,精密仪器与光电子工程学院,光电信息技术科学教育部重点实验室,天津,300072【正文语种】中文【中图分类】TN27;TN702【相关文献】1.一种三维头盔显示器驱动电路设计方案 [J], 谢洪波;徐爱国;李保安;郁道银2.基于ISP1581型接口电路的USB2.0接口设计 [J], 张建鹏;解国明;李刚3.基于DSP和Slave FIFO的USB2．0接口硬件电路设计 [J], 廉平平4.基于DSP和Slave FIFO的USB2．0接口硬件电路设计 [J], 廉平平5.基于UTMI协议的USB2.0收发器逻辑电路设计 [J], 王永;白雪飞;方毅因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
*山东省自然科学基金资助项目(Y2006A20)收稿日期:2008-02-20基于PDIUSBD12芯片的计算全息三维显示的USB 接口设计*符秋丽1) 邹秀香2) 武瑞亮3)(1)山东师范大学物理与电子科学学院,250014,济南; 2)山东松下映像产业有限公司,250014,济南;3)潍坊高新技术产业开发区生物医药科技产业园,261031,山东潍坊 第一作者27岁,女,硕士生)摘要 提出一种基于USB 接口的计算全息显示方案.该方法是通过USB 接口传输待显示的物波基本数据,然后通过D SP 等硬件来实现高速计算全息编码和显示.利用这种方法可望实现具有高稳定性的计算全息动态显示.给出了基于USB 接口、微处理器和DSP 的计算全息三维显示系统的硬件设计方案,以及该设计的实现流程;详细介绍了以P HILIPS 公司生产的PDIUSBD12芯片为USB 接口芯片、以W78C438作为控制器的专用USB 接口的设计方案.关键词 USB; PDIUSBD12; 计算全息; LCD 动态显示中图分类号 TP 336; TN 873.93图1 计算全息三维显示系统框图通用串行总线USB [1]是Intel 、Digi tal 、Compaq 、Microsoft 、NEC 、IBM 、NorthernTelecom 七家世界著名的计算机和通信公司共同推出的新一代总线接口标准.作为一种PC 机与外设之间的高速通信接口,USB 具有连接灵活、可热插拔、一种接口适合多种设备、速度高(USB1.1协议支持12Mb s,USB2.0协议支持480Mb s)、自动配置、无需定位及运行安装程序、可为外设提供电源、低功耗、低成本、高可靠性等优点,因而在嵌入式系统中得到了广泛的应用.本文结合计算全息三维显示系统,讨论USB 基于单片机系统的应用方案.国内许多全息工作者针对全息术的特点,进行了许多卓有成效的研究[2-4].但是由于两个方面的重大原因,直到现在,计算全息三维实时、动态再现还未得以完全实现.其原因有以下两个方面:其一是计算全息图需要相当大数据量的计算,而现有计算机的计算速度无法满足实时处理的要求;另一个原因是需要一个高分辨率的设备来显示计算全息的干涉条纹.在研究计算全息三维显示的过程中,因为图像信息数据量大,在数据传输过程中要求接口能方便、快速、大批量的传输.目前,常用的计算全息图三维成像方式是先在计算机中通过软件完成计算全息编码,然后再通过计算机的VGA 等视频接口输出到高分辨液晶空间光调制器[5]上.这种显示方式的数据是通过模拟VGA 接口传输,对于LCD 等数字显示设备,显示设备中需配置相应的A D 转换器,将模拟信号转变为数字信号.原始信号在经过D A 和A D 的二次转换后,不可避免地造成了一些图像细节地损失,从而使显示效果下降.我们正在研究一种改进的计算全息显示方法;它通过USB 接口传输基本三维数据,然后通过DSP 等硬件来实现高速计算全息编码和显示.USB 接口所固有的优点,使得该系统具有与所有的具有USB 接口的设备进行数据交换的能力.本文在此方案的基础上,重点研究了基于此方案的USB 接口,采用PDIUSBD12作为USB 数据接口,以Winbond 公司的W78C438芯片作为主控制器,完成了USB 接口的设计.1 系统设计概述对于计算全息三维显示,我们以高分辨率显示器件为基础,建立了一个数字激光动态波面变换和三维显示系统.图1所示是该系统的方框图.系统通过USB 接口与外部设备进行数据通信,USB 的使用一方面保证了系统与外围设备良好的兼容性,同时又具有较高的数据传输速率,满足图像信号大数据量的需求.该系统中单片机作为主控,完成系统的初始化、管理USB 口与上位机进行通讯、以及液晶显示模块的驱动.DSP 模块用来实现图像全息数据的编码变换,运算结果及原始数据存放在显示缓冲区中.MCU 与DSP 之间通过共享RAM 区来实现数据的交换,控制信息的交换则通过中断及串口来实现.经过DSP 运算后的图像编码数据,由MC U 以类似三基色[6]显示方式送LCD Driver,分别对三束光进行调制,最后合成为一幅三维图片.292008年12月第23卷 第4期山东师范大学学报(自然科学版)Journal of Shandong Normal Universi ty(Natural Science)Dec.2008Vol.23No.42 USB 接口的硬件系统设计PDIUSBD12[7]是一颗得到广泛使用的芯片,符合USB1.1协议.该芯片使用8位并行数据线连接到MCU,一位地址线用来区分写命令或读写数据.它支持3个USB 端点,内部集成了串行接口引擎(SIE)、收发器和电压调节器.可与多数微控制器 微处理器实现高速并行接口(2M 字节 秒),同时内部设置了320字节的多结构FIFO 存储器;主端点的双缓冲配置增加了数据图2 PDIUSBD12和W78C438的接口电路吞吐量并能实现实时数据传输;在批量模式和同步模式下均可实现1M 字节 秒的数据传输速率.图2所示是PDIUSBD12和W78C438构成的USB 接口电路.PDIUSBD12的8位并行数据接入W78C438的DP4口,INT2作为PDIUSBD12的片选,P3.5作为PDIUSBD12的命令或数据的选择线.在片选信号有效的前提下(INT2=0),当P3.5=1时,CPU 给PDIUSBD12发命令,当P3.5=0时,CPU 则向PDIUSBD12写数据或从PDIUSBD12读数据.PDIUSBD12与W78C438的数据交换采用中断方式(INT0).图3 中断服务程序流程为实现较高的数据传输数率,USB 最好采用DMA 的数据传输方式,但DMA 方式对主控MCU 的要求较高,故本设计采用了上位机同步传输模式,数据包的大小根据接口芯片的缓冲区大小来决定,我们把数据包的有效数据长度定为144个字节.3 USB 接口的软件设计该方案采用同步传输方式,端点配置为模式2,使用PDIUSBD12的端点1和端点2进行上位机与MCU 之间的命令和数据的传输.其中端点1进行命令的传输和应答,端点2用于数据的传输.其中端点0是每个USB 设备都必须支持的默认控制传输端点,主要用于主机对USB 设备的配置,状态信息的获取和设备错误的纠正等.USB 固件程序由三部分组成: 初始化单片机和所有的外围电路(包括PDIUSBD12); 主循环部分,其任务是可以中断的; 中断服务程序,其任务是对时间敏感的,必须马上执行.根据USB 协议,任何传输都是由(Host)开始的,单片机做它的前台工作,等待中断.主机首先发令牌包给USB 设备,PDIUSBD12接收到令牌包后就给单片机发中断.单片机进入中断服务程序,首先读PDIUSBD12的中断寄存器,判断USB 令牌包的类型,然后执行相应的操作.在USB 单片机程序中,要完成对各种令牌包的响应.其中初始化程序如下所示:Void ini t_usb 初始化USB{set _usb_addr(0);set_endpoin t_enable();}Void usb _bus_reset USB 总线复位处理{usb_flags.register=0;30第23卷山东师范大学学报(自然科学版)第4期第4期符秋丽,等:基于PDIUSBD12芯片的计算全息三维显示的USB接口设计第23卷SCSI.Status.Data=0;}set_endpoin t_enable();SC mand=1;中断服务程序的编写,通过采用混合编程提高代码的执行效率.中断服务程序的流程如图3所示.4 结束语本文提出了一种服务于计算全息三维显示系统的USB接口设计,USB1.1理论上的速率是12Mbi t s,除去协议开销,CPU中断响应处理时间等,经实测PDIUSBD12实现的USB传输速率大约218KByte s,可为数据的大批量传输提供一种通用、方便和可靠的解决方案,同时也为今后数据的高速处理及显示打下一个良好的基础.5 参考文献[1] 刘 明,尹燕芳.基于CH371的实用USB接口设计[J].单片机与嵌入式系统,2004,7(2):57~58[2] 国承山,刘文贤,林典要.无狭缝两步彩虹全息:合成狭缝与再现光源的关系[J].山东师范大学学报(自然科学版),1989,4(1):20~24[3] 王志军,梁宏强.光折变全息记录中的光束耦合效应研究[J].山东师范大学学报(自然科学版),2001,16(4):462~464[4] 周小莉,蔡培阳.空频分色单波长真彩色全息图[J].山东师范大学学报(自然科学版),2002,17(1):32~34[5] 胡立发.用平行向列液晶空间光调制器制作相息图的研究[J].液晶与显示,2005,20(2):93~98[6] 余 莉.高分辨液晶投影显示的驱动电路设计[J].液晶与显示,2005,20(6):576~579[7] 马春雷,申宇皓,刘于瑞.基于PDIUSBD12芯片的USB接口的研究与开发[J].微计算机信息(嵌入式与SOC),2005,21(8):140~142THE DES IG N OF USB INTERFACEIN THREE-DIMENS IONAL DIS PLAY OFCOMPUTER-GENERATED HOLOGRAPHY BASED ON THE CHIP PDIUSBD12Fu Qiuli1) Zou Xiuxiang2) Wu Ruiliang3)(1)College of Physics and Elec tronics,Shandong Normal Universi ty,250014,Ji nan,China; 2)Panas onic Video Industri al Co.,Ltd.Shandong,250014,J inan,China; 3)Weifang New&Hi gh Technology Industry Development Zone Bio&Pharmaceutial lndustrial Park,261031,Weifang,Shandong,China) Abstract A Method for displaying a computer-genera ted hologram(CGH)based on USB interface and a liquid crystal spatial light modulator controlled by a MCU and a DSP is proposed.In this method the three-dimensional object information is transferred through the USB interface a t first,then the CGH of the object is encoded by the DSP and the encoded C GH is displayed on the spatial light modulator controlled by the MCU.The scheme and the flow chart of the system used to realize this method are given.A detailed design of the USB interface of the syste m based on the PDIUSB D12chip and W78C438chip is also discussed.Key words USB; PDI USBD12; computer-generated holography; LCD-dynamic display31。
USB2.0摄像头微处理器硬件设计及外围电路分布深圳集成电路设计产业化基地管理中心黄黎1.引言：USB2.0摄像头微处理器支持高速USB2.0 接口，内嵌强劲的图像后处理单元，JPEG 高速编译码器，支持高达200 万像素的CMOS传感器接口和CCD 传感器接口，处理器设计的产品可以实现独特的运动监测功能与脸部追踪功能，这不仅大大加强了显示效果，提高了画面的品质，更拓展了PC 摄像头的应用领域，如增强的实时视频聊天功能和门禁监测系统。
主要功能: USB2.0 高速传输并兼容USB1.1；高速图像后处理单元；JPEG 高速编译码器；VGA 下30 帧/秒高速传输；CMOS/CCD 接口；内置8 比特微控制器不仅具备以上的先进特性，还拥有以下多种可扩展性：多个GPIO 接口为增加连拍、LED 指示灯、快捷键等功能提供了无限可能；USB2.0 兼容USB1.1，为摄像头的广泛的使用增加了保障；支持多种操作系统，如64-bit Window，Windows XP, Linux, Mac, VxWorks,WinCE 等等。
以下就是对USB2.0摄像头微处理器的硬件设计方法的介绍。
2. 系统硬件设计2.1 振荡器USB2.0摄像头微处理器 的钟频是12MHz， 外部时钟频率稳定性必须小于±50ppm。
图 2-1 是振荡器电路的设计参考图。
图 1：振荡器电路2.2 复位上电后，复位信号必须在低设置处停上最少10ms, 才能使来自振荡器的信号稳定。
芯片集将在341us 后进入稳定状态。
图 2：复位电路图 3： 上电顺序图2-2 展示了复位电路。
二极管 (D) 在电力关闭时用于加快电容器 (C) 放电的速度。
如果 PCB 空间不足，可选择将 D 去除。
2.3 电源和地2.3.1 电源和地的类型电源供应是由数字部分和模拟部分构成。
表格 1： 电源和地的类型信号名称 信号描述 类型 PIN脚 13 USB_VDDA USB 3.3V AnalogPowerP 21 17 USB_VSSA USB Analog GroundP 22 USB_VDDD USB 3.3V DigitalPowerP 18 USB_VDDL USB 1.8V Digital PowerP 19 USB_VSDLUSB Digital GroundP202 OVDD I/O power P311 OVSS I/O ground P307 DVDD1 Core power P29 DVSS Core ground P 6注释：P – Power2.3.2 电源线路该电路使用的是单一电源供应模式。
TMS320C6711 DSP的USB2.0接口设计
张俊;吴裕斌;曹丹华
【期刊名称】《自动化与仪表》
【年(卷),期】2005(20)1
【摘要】详细介绍了基于TMS320C6711 DSP的USB2.0接口原理,研究了该系统具体的硬件接口电路设计及固件流程,提出了一种嵌入式系统与计算机高速通信的接口方案,解决了以往嵌入式系统与计算机数据传输速度慢、实时性差的问题.【总页数】3页(P58-60)
【作者】张俊;吴裕斌;曹丹华
【作者单位】华中科技大学,光电子工程系,湖北,武汉,430074;华中科技大学,光电子工程系,湖北,武汉,430074;华中科技大学,光电子工程系,湖北,武汉,430074
【正文语种】中文
【中图分类】TN914
【相关文献】
1.基于DSP的USB
2.0高速通信接口设计与实现 [J], 张俊;胡向东
2.基于DSP TMS320C6711的一种VoIP设计方案 [J], 吴迪;王新宇;樊水康
3.STC89LE52单片机与TMS320C6711 DSP的通信接口设计 [J], 杨恒;王召巴
4.基于TMS320C6711 DSP的实时人脸检测系统 [J], 闫娟;程武山;孙鑫
5.基于TMS320C6711 DSP芯片快速指纹识别系统 [J], 鱼敏英;朱宏丰
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基于USB2．0接口的图像采集系统的设计与实现
马刚;林振营
【期刊名称】《吉林省教育学院学报.学术版》
【年(卷),期】2006(000)009
【摘要】本文介绍了一种基于USB2．0接口的图像采集系统的设计和实现方案;该系统采用OmniVsion公司的OV9121CMOS传感器来采集图像数据,Cypress Semiconductor公司的EZUSB-FX2系列的CY7C68013A芯片来实现图像数据的传输。
【总页数】2页(P39-40)
【作者】马刚;林振营
【作者单位】长春工业大学;计算机科学与工程学院;长春工业大学;计算机科学与工程学院;吉林;长春;130000;吉林;长春;130000
【正文语种】中文
【中图分类】TP274.2
【相关文献】
1.基于USB
2.0接口的电网数据采集与显示系统设计 [J], 周雪松;许立瑾;邵宝福;马云斌
B2.0接口动态图像采集系统 [J], 刘岗;易克初
3.基于USB2.0接口的PCM数据采集器设计与实现 [J], 张莉;周雪纯;张乐
4.基于USB2.0接口的视频图像采集卡的实现 [J], 靳明;姚剑敏;宋建中
5.基于CMOS图像传感器及USB2.0的图像采集系统设计 [J], 程玉龙;袁祥辉
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